1、目 錄第1章 緒論11.1 工廠簡介11.2 公司資質11.3 基礎設備21.4 電極電脫水器21.5 小組分工3第2章 工藝設計42.1 原油脫水工藝42.2 原油脫水的設備82.3 電極電脫水器工作原理92.4 電極電脫水器的設計10第3章 材料及下料143.1壓力容器選材143.2 電極電脫水器選材183.3 下料24第4章 制造與成型294.1 壓力容器主要設計數據294.2 筒體制造294.3 封頭制造324.4 主要受壓件制造334.5 容器組裝工藝35第5章 焊接部分375.1 焊接理論375.2 焊接工藝對容器鋼材性能的影響405.3 焊縫節點圖415.4 焊前準備415.5

2、電極電脫水器的焊接方法42第6章 壓力容器制造檢驗566.1 壓力容器制造檢驗概述566.2 幾種檢驗詳述616.3 無損檢測626.4 液壓試驗71心得體會75II石化裝備制造與安裝實訓（卓）報告Practice Course Report on Petrochemical Equipment Manufacturing and Installation組合式電極電脫水器(型)緒論部分學 院： 機械科學與工程學院 專業班級： 裝備12-1班 學生姓名： 何 哲 學生學號： 100403140130 2015年7月24日石化裝備制造與安裝（卓）實訓報告第1章 緒論1.1 工廠簡介大慶油田建設集

3、團有限責任公司建材石油石化設備總廠（原金屬結構廠）始建于一九六三年，全廠占地面積36萬平方米，主要生產廠房5.5萬平方米，主要生產設備200多臺，年處理鋼材量1萬多噸。40多年來，生產壓力容器13000余臺，遍布各大油田。制造能力和生產規模在全國石油石化系統居于前列。圖1-1 大慶石化設備廠廠區圖工廠現有職工524人，其中具有高級技術職稱的4人，具有中級技術職稱的40人，具有初級技術職稱的38人，高級技師6人，技師12人，歐共體焊接工程師1人，ISO9000質量管理體系國家注冊審核員1人。1.2 公司資質工廠現持有國家質量監督檢驗檢疫總局頒發的AR1級壓力容器制造許可證（含球片壓制）、美國機械

4、工程師協會壓力容器建“U”鋼印資質；壓力管道元件制造單位安全注冊證書（國家A級）；通過了中國方圓標志認證委員會質量認證中心GB/T9001-2000質量管理體系認證；并成為中國機械工程學會壓力容器分會成員單位和中國能源一號網成員單位。該廠可預制各類壓力容器、壓力管道元件、輕鋼結構、彩板及城市美化亮化產品。1.3 基礎設備工廠工裝設備先進，建成了具有國內領先水平的容器筒體自動焊接生產線，X射線計算機實時成像檢測系統，應用了數控切割、管-管板全自動氬弧焊、窄坡口埋弧自動焊、二氧化碳氣體保護焊和X光底片自動沖洗等先進的技術裝備，自行設計制造了1200噸壓力機，購置了2400噸壓力機，大型封頭一次整體

5、壓制成型，采用進口大型滾板機和剪板機,強化了中、厚板的制造技術，為保證各類壓力容器的制造質量創造了優越的條件。1.4 電極電脫水器我們去工廠看到的電極電脫水器如1-2圖所示：圖1-2 電極電脫水器1.5 小組分工表1-2 小組成員及分工小組成員學號分工李早東（組長）120403140111焊接及其熱處理部分董志慧（組員）120403140107安裝復檢部分伯雪芹（組員）120403140108制造成型部分龔世昌（組員）120403140109工藝設計部分閆昕宇（組員）120403140112選材下料部分何哲（組員）100403140130緒論部分注：組員按學號先后排3石化裝備制造與安裝實訓（卓

6、）報告Practice Course Report on Petrochemical Equipment Manufacturing and Installation組合式電極電脫水器(型)工藝設計部分學 院： 機械科學與工程學院 專業班級： 裝備12-1班 學生姓名： 龔世昌 學生學號： 120403140109 2015年7月24日石化裝備制造與安裝（卓）實訓報告第2章 工藝設計2.1 原油脫水工藝乳狀液是一種或幾種液體以微粒（液滴或液晶）形式分散在另一種不相混溶的液體中形成的具有相當穩定性的多相分散體系，分散的液滴一般大于100 nm。通常把乳狀液中以液滴形式存在的一相稱為分散相(不連續

7、相)，另一相稱為分散介質(連續相)。原油乳狀液的形成必須具備3個條件：(1)存在兩個不相溶的液體，即原油和水；(2)有乳化劑存在，以形成并穩定乳狀液。形成乳狀液的類型依賴于乳化劑，若乳化劑油溶性較強，有利于形成W/O 型乳狀液；水溶性較強，有利于形成O/W 型乳狀液；(3)具有使油水混合物中一種液體分散到另一種液體的充足混合或攪拌。億萬年形成的原油在地層中是油水分離的，只有開采、集輸過程中原油和水湍流運動時，強烈的混合才形成不同穩定性的原油乳狀液在油田開采初期，原油中的水主要以W/O型乳狀液存在，隨著油田的進一步開采，我國大部分油田已經進入高含水期，油井采出液也由原來的以（W/O）型乳狀液為主

8、變為以水包油（O/W）型乳狀液為主。因此，關于脫水方法的研究，也從針對W/O型乳狀液的破乳問題逐漸過渡到O/W型乳狀液破乳問題的研究。我們主要討論W/O型乳狀液的破乳方法及破乳劑，也適當介紹O/W型乳狀液破乳問題。破乳過程通常分為三步：凝聚（Coagulation），聚結（Coalescene）和沉降（Sedimentation）。這一過程，即水珠在相互碰撞接觸中合并增大，自原油中沉降分離出來。在第一步凝聚（或絮凝）過程中，分散相的液珠聚集成團，但各液珠仍然存在。這些珠團常常是可逆的，按自分層觀點，這些珠團像一個液滴，倘若珠團與介質間的密度差是足夠大的，則此過程能使分層加速。若乳狀液是足夠濃的

9、，它的粘度就顯著增加。第二步聚結，在這一過程中，這些珠團合并成一個大滴。這一過程是不可逆的，導致液珠數目減少和最后原油乳狀液的完全破壞。由此看出，聚結是脫水過程的關鍵，聚結和沉降分離構成了原油的脫水過程。在由凝聚所產生的聚集體中，乳狀液的液珠之間可以有相當的距離，光學技術已經證明，這種間距的數量級要大于100Å，雖然厚度隨著電解質濃度增加而降低，但是間距降低并不像雙電層理論所預示的那樣快，這表明除靜電斥力和范德華引力外，還有別的力在起作用。研究人員根據聚結速度得出結論：即使在濃乳狀液中，其液珠被100Å或更大厚度的連續膜所隔開，液膜的厚度仍取決于水相的組分，而不取決于水量。

10、多年來，國內外已研究了多種原油脫水技術，滿足各種原油不同含水程度的脫水要求。2.1.1 沉降分離沉降分離是原油乳狀液脫水最基礎的過程。沉降分離的依據是：原油與水不互溶，密度有差異，且有時是不穩定的乳狀液，甚至是經過電法和化學方法處理過的。Stocks定律深刻地描述了沉降分離的基本規律，該定律的數學表達式為：由上式可以看出，沉降速度與原油中水珠半徑的平方成正比、與水油密度差成正比、與原油的粘度成反比。然而，從乳狀液理論的角度加以分析，不難看出該公式并未包含原油乳狀液穩定性的概念，也沒有體現出乳化劑的嚴重影響。因此，根據這一公式計算出的水滴沉降速度，必然大于實際沉降速度。相反，對于破乳后的水珠而言

11、，由于沉降過程中會出現水珠相互碰撞聚結增大的現象，計算結果很可能會遠遠小于實際沉降速度。因此，定性地利用該公式作原油脫水難易程度的衡量是可以的，定量地直接計算脫水效果則會帶來較大的誤差。為了提高油水分離速度，人們以該公式為指導，發現和創造了一系列有效的方法和措施。(1)增大水珠粒徑的方法添加化學破乳劑，降低乳狀液的穩定性，以進一步實現破乳；采用高壓電場處理W/O型乳狀液；利用電磁場對乳狀液進行交變振蕩破乳；利用親水憎油固體材料使乳狀液的水珠在其表面潤濕聚結。(2)增大水、油密度差的方法向原油乳狀液中摻入輕質油，降低原油的密度；選擇合適溫度，使油水密度向著有利于增大密度差的方向變化；在油氣分離過

12、程中降低壓力，使原油中少量的氣泡膨脹，密度降低；向水中添加無毒無害物質，加大水相密度。(3)降低原油粘度的方法摻入低粘輕質油稀釋原油；加熱以降低原油乳狀液的粘度。(4)提高油水分離速度的方法采用離心機進行離心分離。2.1.2 電脫水法為使原油達到商品原油所規定的含水量指標，往往同時采用加熱、加入化學破乳劑和電脫水這三個破乳手段，但后者是主要手段。電脫水法的基本原理是利用水是導體，油是絕緣體這一物理特性，將W/O型原油乳狀液置于電場中，原油乳狀液借助高壓電場的作用，使水微滴聚結成大滴，再借油水密度差將水沉出，這就是電破乳的過程。原油電脫水方法只適宜于處理油包水型乳狀液，其原理就是將原油乳狀液置于

13、高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，使水滴發生變形和產生靜電力。水滴變形可削弱乳.化膜的機械強度，靜電力可使水滴的運動速度增大，動能增加，促進水滴互相碰撞，而碰撞時其動能和靜電力位能便能夠克服乳化膜的障礙而彼此聚結成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。水滴在電場中聚結主要有三種方式，即電泳聚結、偶極聚結和振蕩聚結乳狀液中的水滴在電場作用下發生變形、聚結而形成大水滴從油中分離出來。用于電破乳的高強度電場有交流電、直流電、交直流電和脈沖供電等數種。在交流電場中，乳狀液中的水珠發生振蕩聚結和偶極聚結；在直流電場中，除發生偶極聚結外，電泳聚結起主導作用；在交直流二重電場中，上述數種聚結都存在

14、；脈沖供電是電極間斷送電，除促使振蕩聚結和偶極聚結外，目的在于避免電場中電流的大幅度增長，可平穩操作和節約電能，(1)偶極聚結置于電場中的W/O型乳狀液的水珠，由于電場的誘導而產生偶極極化，正負電荷分別處于水珠的兩端，因為置于電場中的所有水珠，都受到此種誘導而發生偶極極化，相鄰兩個水珠的靠近一端，恰好成為異性，相互吸引，其結果使兩個水珠合并為一體。由于外加電場是連續的，這種過程的發生呈“鏈鎖反應”。當水珠顆粒增大到其重力足以克服乳狀液的穩定性時，水珠即自原油中沉降分離出來。(2)振蕩聚結交變電場對W/O型乳狀液水珠的另一個作用是引導其作周期性的振蕩，其結果是水珠由球形被拉長為橢球形，界面膜增大

15、變薄，乳化穩定性降低，振蕩時相鄰水珠相碰，合并增大自原油中沉降分離出來。由室內透明電脫水器中看到的現象是：在電場的作用下，水珠都處于極其活潑的跳躍狀態，且一個個成為菱形，然后合并成大滴沉降至脫水器的底部。另外，交變的磁場振蕩也有破乳脫水作用。(3)電泳聚結乳狀液的液珠一般都帶有電荷，在直流電場的作用下，會發生電泳。在電泳過程中，一部分顆粒大的水珠會因帶電多而速度快，速度的大小不等會使大小不同的水珠發生相對運動，碰撞、合并增大，當增大到一定程度后即從原油中沉降分出。其他未發生碰撞或碰撞、合并后還不夠大的水珠，會一直電泳到相反符號的電極表面，在電極表面相互聚集（接觸而未合并）或聚結在一起，然后從原

16、油中分出。乳狀液在直流電場中的這種電泳過程，會使水珠聚結，所以又稱其為“電泳聚結”。由于在直流電場中所有大大小小的水珠都會發生電泳，或遲或早都會到達電極表面，而交流電作用于乳狀液時，大水珠會優先脫出，剩余的小水珠往往失去合并對象，無法聚結增大，結果很難脫出，所以直流電脫水的凈化油質量一般比交流電脫水的質量好。在某些場合，微小水珠是帶著乳化膜在電極表面聚集的，而膜本身又是原油的一部分，所以直流電脫水得到的污水含油量比交流電脫水得到的污水含油量大得多。2.1.3 潤濕聚結脫水法潤濕聚結脫水法又稱聚結床脫水法，這是一種在熱化學沉降脫水法基礎上發展起來的脫水方法，即在加熱、投入破乳劑的同時，使乳狀液從

17、一種強親水物質（如脫脂木材、陶瓷、特制金屬環、玻璃球等）的縫隙間流過。當乳狀液（W/O）中的水滴與這種強親水物質碰撞時，水滴極易將這些物質潤濕，并吸附在其表面，水滴相互聚結，由小水滴聚結成大水滴（也叫粗?；詈蟪两得撾x出來，要實現潤濕聚結以達到兩相分層的目的，選擇合適的潤濕介質是關鍵。顯然，潤濕聚結法脫水僅對穩定性差的W/O型乳狀液的水珠或游離水起作用。應用必須先向乳狀液中添加化學破乳劑，且多用于把高含水原油處理為低含水原油的過程中。國內遼河油田使用此法將原油含水從25%降為12%（體積分數據報道，國外油田采用特殊材質制成板，傾斜排列在脫水器中。這種板材對水滴有極強的吸附作用，當乳狀液流經

18、板的夾縫時，水滴聚結在板的表面上，不斷瀉流下去，效果極佳，可代替電脫水。經過一次聚結床脫水后，原油含水指標可達合格。同樣道理，當采用親油憎水型固體材料處理O/W型乳狀液時，水中的油珠也會通過固體材料表面合并入油膜，使油膜增厚，向上漂浮，成乳滴，脫落，成為大滴，自固體材料上層漂浮到油相（層），達列油水分離的目的。2.1.4 化學破乳法化學破乳是原油乳狀液脫水中普遍采用的一種破乳手段。它是向原油乳狀液中添加化學助劑，破壞其乳化狀態，使油、水分離成層。這類化學助劑稱為破乳劑，一般是表面活性劑或含有兩親結構的超高分子表面活性劑。在油田，原油脫水工藝主要使用電化學法和熱化學法。電化學法用少量破乳劑在高壓

19、電場中進行脫水，其特點是速度快、效果好；熱化學法需要選擇使用高效破乳劑。當然，選用哪種方法適宜，取決于經濟核算。一般說來，用化學法處理容易脫水的原油乳狀液，用電場處理不很穩定的乳狀液，用電化學法處理頑固的乳狀液。2.2 原油脫水的設備2.2.1 電脫水器簡介原油脫水設備則是脫水技術的體現，它在原油脫水過程中占有重要地位。一項脫水設備結構的合理與否，直接關系到脫水的效果、效率和原油的質量，以及生產運行成本，進而影響原油脫水生產的總經濟效益。因此，人們結合油氣集輸與處理工藝流程逐漸走向“無罐化”，即不再使用儲罐式沉降分離設備，而較普遍地采用了耐壓沉降分離設備，研制了先進的大型的脫水耐壓容器。電脫水

20、器是至今效率最高，處理能力最強，依靠電場的作用對原油進行脫水的先進設備。電脫水器的形式有好多種，如：管道式、儲罐式、立式圓筒形、球形等。隨著石油工業的發展，經過不斷地實踐與總結，趨向于大批采用臥式圓筒形電脫水器，它的處理規模與生產質量均已達到較高水平，每臺設備每小時的處理能力就能達到設備容積的好幾倍，凈化油含水率可降到0.03%以下。為了加快油田建設速度，提高脫水設備的施工予制化程度，將臥式電脫水器、油氣分離器、火筒加熱爐、沉降脫水器等四種設備有機的組合為一體，這種四合一設備，不僅結構緊湊，而且節約了大量的管線、閥門、動力設備，特別是油田規模多變的情況下，這種合一設備可以根據生產規模的需要增加

21、或減少設置臺數，所以說它具有較大的機動靈活性。2.2.2 電脫水器的分類原油電脫水器從外形上分為：立式和臥式電脫水器。原油電脫水器從內部結構型分為：多層極盤式、鼠籠式、多室式、垂直平衡組合式、極盤鼠籠組成式等。原油電脫水器從脫水方式分：直流電脫水，交流電脫水，直-交流雙電場脫水，高頻脈沖脫水。原油電脫水器從供電設備的形式分：恒流源供電，可控硅自動調壓供電，電容調壓供電，磁飽和供電，全阻抗變壓器供電。(1)直流電脫水在直流電場中，由于正負極固定不變，油中帶電荷的水滴互相吸引，在電場中定向排列型成水鏈。在移動過程中，大小不同的水滴因速度不同產生碰撞，聚集成更大的水滴，靠密度差從油中沉降下來。(2)

22、交流電脫水除了電場力的作用之外，在交流電場中，電場每秒改換50次方向，使水滴兩端不斷改變，引起水滴振蕩和擺動，大大削弱了油水界薄膜強度，破壞水滴的保護膜，使水滴合并沉降下來。目前我國普遍使用的是多層電極盤式的臥式電脫水器和立式電脫水器兩種。根據電脫水器工作原理可以看出，交流電促使水滴振蕩變形，大水滴振蕩過強，相互碰撞機會少，容易破乳，小水滴則相反。直流電使水滴定向移動，大小水滴移動速度不同，但總會聚集在一起，自由沉降下來，所以直流電脫水比交流電脫水效果好。交流脫水比直流脫水質量好（低放水），而脫水后原油含水質量不如直流電脫水。根據這種情況，在美國和大慶的一些油中，試驗一種復合式電脫水器。脫水器

23、上層極盤為直流電，下層極盤用交流電，這樣既有好的原油質量，又有好的放水質量。通過實驗，不但脫水質量有很大提高，而且在節能上有很好的效果。2.3 電極電脫水器工作原理原油電脫水器是依靠電場力使油包水型乳狀液中的乳化水滴破乳聚并，并在油水比重差的作用下沉降脫除，從而實現原油達標處理的油田專用設備。油田常用的平掛電極電脫水器和豎掛電極電脫水器在處理三元復合驅采出液時，由于其采出液含驅油化學劑濃度比聚合物驅更高，導電性更強，攜帶的泥砂等淤積雜物量大，因而使得這些常用脫水設備無法滿足脫水需要。平掛電極電脫水器的脫水電場呈梯度分布，原油乳狀液進入電脫水器后緩慢向上流動進入電場空間，電場由下至上，強度越來越

24、大，脫水深度也逐漸增加。這種不同強度的多層電場設計對來液含水適應性強，但脫水電流較大，極板平掛容易淤積雜物。另外平掛電極脫水電場的電力線方向與重力沉降方向平行，含聚合物的水滴黏彈性增強，易使電極間產生“水鏈”而引起瞬時短路現象，影響設備的運行穩定性。豎掛電極電脫水器的板狀電極間形成強電場，脫水電場呈水平方向分布，處于極間電場內的原油乳化所受的電場力方向與重力方向垂直，加大了原油中乳化水滴的聚并機會，但由于弱化了預備電場，降低了對來液含水的適應能力，但脫水電流較低。結合平掛電極和豎掛電極的特點開發了組合電極電脫水器，其電極分為上、下兩部分，上部采用豎掛電極，設計兩種長度電極板布置，在長一短、短一

25、短極板間形成強電場，在長一長極板(下邊沿)間形成次強電場；下部采用一層平掛柱狀電極，平掛電極與豎掛電極間形成弱電場，與油水界面形成交變預備電場，其電場強度從下至上逐步增強，乳化液的預處理空間較大，處理后原油的含水率由下至上逐步減少，保證了脫水電場的平穩運行。依據采出液的電脫水特性，重新設計了脫水供電設備，該設備包括脫水控制柜和脫水變壓器。脫水控制柜可提高抗干擾能力，提高運行電流(恒流)和過流截止電流。脫水控制柜設有自動電場恢復功能。脫水變壓器設計有多種電壓輸出，可適應三元復合驅采出液不同化學劑濃度階段介質的導電性變化，提高脫水電場的穩定性。2.4 電極電脫水器的設計2.4.1 確定壓力容器等級

26、根據工藝給定的容積，壓力確定壓力容器的等級（、）；壓力容器類別的劃分應當根據介質特性，按照以下要求選擇劃分圖，再根據設計壓力p（單位MPa）和容積V（單位L），標出坐標點，確定壓力容器類別： 圖1-1 第一組介質壓力容器類別的劃分 圖1-2 第二組介質壓力容器類別的劃分(1)第一組介質：毒性危害程度為極度危害、高度危害的化學介質，易爆介質，液化氣體。其壓力容器類別的劃分見圖1-1；(2)第二組介質：除第一組介質以外的介質。其壓力容器類別的劃分見圖1-2。對電極電脫水器，介質為含水油，毒性程度為輕度，介質爆炸危害程度為易爆，設計壓力0.44MPa，容積1.94×105m3，由：故：屬于

27、類壓力容器。2.4.2 選擇滿足介質要求的材料壓力容器用鋼可分為碳素鋼，低合金鋼和高合金鋼。碳素鋼，又稱碳鋼，是含碳量0.02%-2.11%的鐵碳合金。包括：碳素結構鋼，如Q235-B和Q235-C鋼板；優質碳素結構鋼，如10、20號鋼鋼管；以及壓力容器專用鋼，如Q245R、20G。低合金鋼，是在碳素鋼基礎上加入少量合金元素的合金鋼。合金元素的添加使其在熱軋或熱處理狀態下除具有高的強度以外，還具有優良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能。采用低合金鋼，不僅可以減小容器的厚度，減輕重量，節約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗、運輸、安裝中因厚度太大所帶來的各種困難。壓力容器常用的低合金鋼

28、，包括專用鋼板Q345R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR、07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR；鋼管16Mn、09MnD；鍛件16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、12Cr2Mo。高合金鋼，壓力容器中采用的低碳或超低碳高合金鋼大多是耐腐蝕、耐高溫鋼，主要有鉻鋼、鉻鎳鋼和鉻鎳鉬鋼。除鉻鋼外，高合金鋼具有良好的低溫性能。鉻鋼0Cr13(S11306)是常用的鐵素體不銹鋼，具有較高的強度、塑性、韌性和良好的切削加工性能，在室溫的稀硝酸以及弱有機酸中有一定的耐腐蝕性，但不耐硫酸、鹽酸、熱磷酸等介質的腐蝕。0Cr18Ni9(S30408)、0C

29、r18Ni10Ti(S32168)、00Cr19Ni10(S30403)這三種鋼均屬奧氏體不銹鋼。0Cr18Ni9在固溶態下具有良好的塑性、韌性、冷加工性，在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質中耐腐蝕性亦佳。但長期在高溫水和蒸汽環境下，0Cr18Ni9有晶間腐蝕傾向，并在氯化物溶液中易發生應力腐蝕開裂。0Cr18Ni10Ti具有較高的抗晶間腐蝕能力。0Cr18Ni9和0Cr18Ni10Ti可在-196600溫度范圍內長期使用。00Cr19Ni10(S30403)為超低碳不銹鋼，具有更好的耐蝕性和低溫性能。碳素鋼強度較低，塑性和可焊性較好，價格低廉，故常用于常壓或中、低壓容器的制造，也用作支座、墊板

30、等零部件的材料。而Q245R是在20鋼基礎上發展來的，主要是對S、P等有害元素的控制更加嚴格，對鋼材表面質量和內部缺陷控制的要求也較高。綜上所述，對組合式電極電脫水器(型)的材料問題，選用Q245R。2.4.3 強度設計設計過程中，最主要的是強度設計，也就是壁厚計算： （2-1）其中：計算壓力，等于設計壓力加上液柱靜壓力；設計壓力，；容器內徑；材料在工作溫度下的許用應力；焊接接頭系數，按照無損檢測的比例選取0.85或1；依據檢測比例度，選取焊接接頭系數為0.85，計算出筒體和封頭的厚度：解得：。而名義厚度： （2-2）即：可取：。由此得到設計結果如下表2-1：表2-1 設計數據設計壓力 0.4

31、4MPa設計溫度 60工作介質 含水油容器類別 類工作壓力 0.40MPa工作溫度 58介質毒性程度 輕度腐蝕余量 1.5mm地震設防烈度 7度設計地震加速度 0.1g介質爆炸危害程度 易爆基本風壓 Pa焊接接頭系數筒體 0.85壁厚筒體 14mm材料筒體 Q245R全容積 194m3封頭 0.85封頭 14mm封頭 Q245R裝料系數安全閥整定壓力 MPa保溫材料 P855保溫厚度 80mm設計使用壽命 10年安全閥型號設備質量 40445kg保溫質量 8364kg最大質量 242809kg2.4.4 其他設計要求(1)依據等強度理論，對開口處進行補強，方式有補強圈補強和等面積補強；(2)熱

32、處理：消除焊縫中殘留的H元素，以防止冷裂紋的產生；(3)檢測：進行射線或超聲檢測，比如TOFD，可記錄超聲檢測。其他要求下表2-2：表2-2 設計、制造、檢驗及驗收要求安全技術規范TSG R0004-2009固定式壓力容器安全技術監察規程技術標準GB150-2011壓力容器、NB/T47042-2014臥式容器主要受壓元件材料標準及供貨狀態鋼板 Q345-R鋼管 20號鍛件 20號GB713-2008 熱軋GB/T8163-2008 熱軋NB/T47008-2010 正火焊接規程坡口形式及尺寸要求焊接材料標準NB/T47015-2011壓力容器焊接規程除圖中注明者外，按GB/T985.1-20

33、08、GB/T985.2-2008執行NB/T47015-2011 NB/T47018-2011焊接接頭無損檢測接頭種類檢測方法檢測比例合格級別射線技術等級超聲技術等級JB/T4730-2005A、B局部射線檢測>20%級不低于AB級承壓設備無損檢測A、B或超聲檢測>20%級B級焊后消除應力熱處理水壓試驗壓力立置 MPa 臥置0.55MPa施工、驗收標準SY/T0448-2008氣壓試驗壓力MPa包裝、運輸標準JB/T4711-2003氣密性試驗壓力MPa支座標準JB/T4712-2007試驗介質溫度不低于15無圖零件切割表面粗糙度Ra 2.516石化裝備制造與安裝實訓（卓）報告P

34、ractice Course Report on Petrochemical Equipment Manufacturing and Installation組合式電極電脫水器(型)選材下料部分學 院： 機械科學與工程學院 專業班級： 裝備12-1班 學生姓名： 閆昕宇 學生學號： 120403140112 2015年7月24日石化裝備制造與安裝（卓）實訓報告第3章 材料及下料3.1壓力容器選材壓力容器殼體選材涉及到方方面面，不僅要考慮其安全性，還要考慮其經濟合理性。過程生產的多樣性和過程設備的多功能性，給選材帶來了一定的復雜性；制造科學所具有的半科學半經驗（技藝）性質給選材帶來了難度；材料在

35、過程設備設計、制造、檢驗各環節處于比較落后的狀態。合理的選材便成了壓力容器設計的難點和重點之一。3.1.1 影響材料選擇的主要因素設備承受壓力載荷（均勻的或交變的）及非壓力載荷（自重、風載荷、地震載荷、沖擊載荷、附屬設備載荷、支座反力、運輸載荷、波浪載荷、接管處的載荷等）。這些都在設計計算時起主要作用，但并不是影響材料選擇的主要因素。影響材料選擇的主要因素有以下幾個方面：介質：介質的性能（主要是腐蝕性）會極大影響材料的選擇。在這方面可參考各種材料的腐蝕數據資料加以選用。更現實的是，參考已投入運行的相應裝置的使用情況來選擇材料。對幾類主要介質，如硫化氫、氫、和氯化物的存在要予以注意。(1) 硫化

36、物應力腐蝕裂紋（SSC）含有硫化氫的液態水的流體不論是酸性還是堿性介質，均可能引起敏感材料的硫化物應力腐蝕開裂。這一現象受多個參數的交互作用影響，包括硫化氫濃度、酸值、溫度、材料特性和拉伸應力。(2) 臨氫使用在常溫下，即使壓力很高，氣態氫也不容易滲透到鋼中去。然而，但一般低碳鋼在氫介質中使用溫度高于220時，材料就會發生內部脫碳的傾向。這是因為氫氣滲透到鋼的內部，與碳生成甲烷產生脫碳。生成的甲烷氣體集聚在晶界等空隙中就造成裂縫或氣泡。(3) 應力腐蝕裂紋（SCC）金屬材料在特定介質中，受應力作用后經一定時間作用而引起的開裂。這是由于介質中有能引起應力腐蝕的成分，最常見的為氯化物。應力腐蝕敏感

37、不僅與介質有關，還與特定的材料有關，低碳鋼在含氯離子介質中不會產生應力腐蝕開裂，而奧氏體不銹鋼卻極易在含氯離子介質中發生應力腐蝕開裂。因此，在奧氏體不銹鋼容器進行水壓試驗時，要嚴格控制水中氯離子的含量。溫度：溫度影響結構材料的性能，因此，是選材的一個十分重要的因素。材料的強度以及抗氧化性隨著溫度的升高而降低，因此，所有材料都有一個合適的最高使用溫度，高于該溫度，則材料不宜使用。高于某一溫度時，材料會發生蠕變，即使低于屈服限，在該溫度以上長期使用，材料也會產生永久變形，最終導致材料斷裂或變形過大而失效。材料的延性及韌性隨著溫度的降低而降低。材料的韌性（特指沖擊韌性）是確定材料低溫使用的依據。往往

38、要求一定強度水平的材料在某一低溫使用時必須具有相應的沖擊韌性。材料從韌性狀態轉變為脆性狀態的溫度稱為冷脆轉變溫度。要確定材料的冷脆轉變溫度一般來說也容易。當某一材料在某一低溫時沖擊韌性值（即夏比V型缺口沖擊值）開始顯著降低時，此溫度即為冷脆轉變溫度。壓力：壓力和設備的尺寸決定了所用材料的厚度。往往材料厚度增加，性能會降低，且加工不便，同時增加加工成本。因此，對于大直徑、高壓力的設備，往往選用高強度鋼，可減小壁厚以降低總體成本。對于低壓容器，由壓力所計算出的厚度，往往小于保證結構穩定性所需的最小厚度，因此就沒有必要采用高強度鋼。流體速度：流體的速度會產生沖蝕、磨蝕和汽蝕，在選材時應注意。流體含有

39、固體顆粒會對沖蝕和磨蝕產生顯著影響。因此需像防止腐蝕一樣給予一定的裕量或采取其他的防護措施。材料的相容性：壓力容器可由多種材料構成，在焊接時要注意它們的相容性，如電化學腐蝕。有電化學腐蝕的可能時，要采取控制措施，如陰極保護等。制造加工的工藝性能：選擇材料要注意其加工性能，如冷、熱加工性能等，特別是焊接工藝性能要予以充分了解。貨源：一般材料可直接采購，但一些特殊材料的采購供應就有時間的約束。特別是一些多規格、小批量的材料在采購供應上涉及的不僅是時間和價格的問題。因此設計時要予以考慮，優先選用壓力容器規范推薦的材料及國內標準中已有的材料，盡量采用國產材料。因此，壓力容器殼體選材應充分考慮操作條件（

40、如設計壓力、設計溫度、介質特性和操作特點）、材料的焊接性能，冷熱加工性能，熱處理以及容器結構等條件。3.1.2 材料選擇的經濟合理性壓力容器的設計還應當充分考慮到節能降耗原則，因此，在材料的選擇時，還應考慮其經濟合理性。一般情況下，下列規定是經濟合理的。(1) 所需鋼板厚度小于8mm時，在碳素鋼與低合金高強度鋼之間，宜采用碳素鋼鋼板（多層容器用材除外）。(2) 在剛度或結構設計為主的場合，宜選用普通碳素鋼。在強度設計為主的場合，應根據壓力、溫度、介質等使用限制，依次選用Q235B、Q235C、Q245R、Q345R等鋼板。(3) 所需不銹鋼鋼板厚度大于12mm時，宜采用襯里、復合、堆焊等結構形

41、式。(4) 不銹鋼應盡量不用作設計溫度小于或等于500的耐熱用鋼。(5) 珠光體耐熱鋼應盡量不用作設計溫度小于或等于350的耐熱用鋼。在應使用珠光體耐熱鋼作耐熱或抗氫用途時，應盡量減少、合并鋼材的品種、規格。3.1.3 壓力容器常用材料3.1.3.1 殼體常用材料壓力容器的殼體是主要的受壓元件，因此除有強度要求外塑性和韌性也必須滿足要求。目前壓力容器殼體一般采用冷(熱)成形方法，因此選用碳素結構鋼、壓力容器用碳素鋼板、高合金鋼鋼板、低合金鋼板和不銹鋼板。a. 碳素鋼和低合金鋼鋼板(1)碳素結構鋼板此類材料只能用于一般用途的非壓力容器專用鋼板，由于價格便宜、來源廣泛、質量穩定，因此一定限制條件下

42、可以用于壓力容器?？晒┻x用的鋼板有Q235-A·F，Q235-A，Q235-C。(2)壓力容器用碳素鋼板和低合余鋼板這類材料屬于一般壓力容器的專用鋼板，在普通的壓力容器結構鋼板中加入少員的合金元素，諸如Mn、Si、Mo、V、Ni、Cr等元素，能夠顯著改變鋼材的強度和綜合力學性能在GB1996壓力容器用鋼板提供了多個鋼板品種。如20R、16MnR、15MnVR等，此外在GB 150-1998鋼制壓力容器中還規定允許采用壓力容器用鋼板以外的其他鋼板，如07MnCrMoVR、07MnCrMoVDR等低合金鋼板。(3)低溫壓力容器用低合金鋼板按GB 150-1998鋼制壓

43、力容器規定，設計溫度-20的容器即屬于低溫容器范疇；對于這類容器，應選用耐低溫的專用鋼板，除強度要求外，更要求具有足夠的韌性，以防止壓力容器的低溫脆斷。GB 3531-1996低溫壓力容接用低合金鋼板和GB 150-1998鋼制壓力容器提供了用于制造低溫壓力容器專用鋼板，如16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDV07MnNiCrMoVDR、等。 壓力容器殼體用碳素鋼和低合金鋼鋼板應考慮以下因素：下列鋼板應在正火狀態下使用； 用于多層容器內筒的Q245R和Q345R；厚度大于36mm的Q245R和Q345R；厚度大于16mm的Q370R。 下列鋼板應每張熱處

44、理鋼板進行拉伸和V型缺口沖擊試驗：調質熱處理鋼板；多層容器的內筒鋼板；殼體厚度大于60mm的鋼板。(4)下列殼體用鋼板（不包括多層容器的層板）應逐張進行超聲檢測，鋼板超聲檢測方法和質量等級按JB/T4730.3的規定：厚度大于3036mm的Q245R，質量等級應不低于級；厚度大于36mm的Q245R，厚度大于25mm的Q370R、Mn-Mo系、Cr-Mo系、Cr-Mo-V系，厚度大于20mm的16MnDR、Ni系低溫鋼（調質狀態除外）質量等級應不低于級；大于16mm的調質狀態是用的鋼板，多層容器內筒鋼板，質量等級不低于級。介質毒性程度為極度或高度危害，在濕H2S環境中使用，設計壓力大于或等于1

45、0MPa的鋼板，質量等級應不低于級。(5)碳素鋼和碳錳鋼在高于425溫度下長期使用時，應考慮鋼中碳化物相的石墨化傾向。b. 不銹鋼板不銹鋼板不銹鋼是指含鉻量在12%30%的鐵基合金。含鉻量在1217的不銹鋼，它在大氣中可以發生鈍化，主要用于大氣、水及其他腐蝕性不太強的介質中；含鉻量在17以上的不銹鋼可以用于強腐蝕性介質中這類不銹鋼也稱為“耐酸鋼”。GB4237不銹鋼軋制鋼板提供了多種不銹鋼。不銹鋼雖然在生產中起廣泛作用，但對某一種鋼號而言其使用卻受到一定的限制，目前還沒找到能夠抵抗多種介質類型腐蝕的不銹鋼。c. 高合金鋼鋼板壓力容器殼體用高合金鋼鋼板應考慮以下因素：(1) 高合金鋼鋼板一般按G

46、B24511標準選用：鋼板的交貨狀態，鐵素體型鋼板以退火狀態交貨，奧氏體-鐵素體型鋼板和奧氏體型鋼板以固溶熱處理狀態交貨；壓力容器殼體用鋼板的厚度允許偏差一般采用普通精度，如需采用較高精度時，應在設計文件中規定。(2) 奧氏體型鋼板使用溫度高于525時，鋼種含碳量應不小于0.04%。(3) 殼體用鋼板使用溫度下限按下列規定：鐵素體型鋼板為0；奧氏體-鐵素體型鋼板為-20；奧氏體型鋼板的使用溫度高于或等于-196時，免做沖擊試驗。低于-196-253，由設計文件規定沖擊試驗要求。3.1.3.2 接管與換熱管常用材料 壓力容器上有許多工藝接管，如進料管、出料管、換熱管等，它們多為無縫鋼管，而切屬于

47、受壓元件。常用無縫鋼管材料一般有四類，即碳素鋼、低合金鋼、低合金耐熱鋼和高合金鋼。它們的冶煉要求、性能要求與前面介紹的鋼板基本相同。常用的碳素鋼管材料有10、20、20g等，低合余鋼材料有16Mn、15MnV等，低溫鋼管材料有09Mn2VD、09MnD等，中溫抗氫鋼管材料有12CrMo、15CrMo、10MoWVNb、12Cr2Mo、1Ni5Mo等。高合金鋼管材料有0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Crl9Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2等。3.1.3.3 管道與法蘭常用材料 管道與法蘭式壓力容器中幾比較典型的受

48、力元件，通常是用鋼板或者是鍛件經過機械加工制成，然后與殼體組焊，因此要求管板與法蘭材料具有良好的可鍛性、可焊性和切削加工性能。此外，管道與法蘭不僅與介質直接接觸，而且受力比較復雜，因此在選擇材料時應考慮其力學性能要高于殼體材料。 管板的常用材料有Q235-A、Q235-I3、Q235-C、16Mn、I6MnR等。 法蘭常用材料有板材Q235-A、Q23 5-13、Q235-C、16Mn、15MnVR，常用鍛件有20MnMo、15CrMo等種類。3.1.3.4 螺栓與螺母常用材料 螺栓與螺母是壓力容器廣泛使用的一類基礎零件。由于壓力容器工作時要承受較大的負荷，因此螺

49、栓與螺母需要采用較高強度的材料制造，同時要求所選擇的材料具有較好的塑性、韌性以及良好的機械加工性能。對高溫和高強度螺栓用鋼，還必須具有較好的抗松弛性、良好的耐熱性以及較低的裂紋敏感性。螺栓與螺母配對使用，通常螺栓的強度和硬度比螺母的稍高。 螺栓常用的材料有Q235-A、35、40、40MnB、40 MnBV、40Cr、30CrMoA、35 CrMoA、35 CrMoVA、25Cr2MoVA、1Cr5Mo、0Cr19Ni19等。 螺母常用的材料有Q215-A、Q235-A、20、25、35、2Cr13、30CrMn等。3.1.3.5 支座與其他附

50、件常用材料 壓力容器支座將承受整個容器的自重和工作介質負荷，但沒有承受介質的壓力和溫度負荷，因此選擇時剛性較好的材料即可。常用鋼材Q235A、Q235-B等。3.2 電極電脫水器選材3.2.1 筒體和封頭用材此次我們小組所做的的電極電脫水器封頭和筒體選用的材料是Q245R，下面對Q245R進行介紹和說明。3.2.1.1 Q245R簡介Q245R鍋爐壓力容器鋼是鋼板中的一大類鍋爐板。牌號表示方法：Q245R。Q“屈”漢語拼音首位字母。245屈服強度值。R：“容”漢語拼音首位字母。Q245R具有特殊的成分與性能，主要用于做壓力容器使用，針對用途、溫度、耐腐的不同，所應該選用的容器板材性質也不盡相同

51、。交貨狀態為：熱軋、控軋、正火。經供需方協議加做探傷。Q245R鋼中可添加鈮、釩、鈦元素，其含量應填寫在質量證明書中，上述3個元素含量總和應分別不大于0.050%。3.2.1.2 Q245R化學成分Q245R化學成分見表3-1。表3-1 Q245R質量分數化學元素CSiMnPSAlt質量分數/%0.200.350.501.000.0250.0150.0203.2.1.3 力學性能Q245R的力學性能見表3-2。 表3-2 Q245R的力學性能鋼板厚度抗拉強度屈服強度伸長率溫度沖擊吸收能量KV2/J180°彎曲試驗 彎曲直徑（b35mm）3-16400-52024525031d=1.5

52、a>16-36400-52023525031d=1.5a>36-60400-52022525031d=1.5a>60-100390-51020524031d=2a>100-150380-50018524031d=2a3.2.1.4常用規格Q245R常用規格見表3-3。表3- 3 Q245R常用規格材 質規格厚度*寬度*長度（mm）重量（噸）名 稱Q245R8*1500-4000*6000-15000M269.365T鍋爐容器板Q245R10*1500-4000*6000-15000M182.034T鍋爐容器板Q245R15*0371-5596*3925-15000M35

53、1.235T鍋爐容器板Q245R20*1500-4000*6000-15000M215.164T鍋爐容器板Q245R25*1500-4000*6000-15000M264.593T鍋爐容器板Q245R30*1500-4000*6000-15000M346.846T鍋爐容器板Q245R35*1500-4000*6000-15000M172.046T鍋爐容器板Q245R40*1500-4000*6000-15000M423.564T鍋爐容器板Q245R45*1500-4000*6000-15000M153.927T鍋爐容器板Q245R50*1500-4000*6000-15000M268.348T鍋爐容器板Q245R55*1500-4000*6000-15000M224.823T鍋爐容器板Q245R60*1500-4